打破壁壘的新型可視化工具

打破壁壘的新型可視化工具

41113105鐘超群2014/10/31隨著數(shù)量和數(shù)據(jù)輸出復(fù)雜性的增加，尖端前沿的可視化工具顯得尤為重要。微陣列數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的翻譯有助于揭示趨勢，異常，和發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵藥物重要決策的模式。同樣重要的是巨大的套復(fù)合數(shù)據(jù)的管理。公司提供的新工具包括改進(jìn)的多路復(fù)用系統(tǒng)，細(xì)胞的高通量分析或者篩選，使用新的分子標(biāo)記，和靈活的、可定制的數(shù)據(jù)管理軟件。2（一）改進(jìn)的多路復(fù)用系統(tǒng)

（二）數(shù)據(jù)管理軟件（三）高溫超導(dǎo)（HTS）新型可視化工具

——幾種主要的系統(tǒng)及軟件3（一）改進(jìn)的多路復(fù)用系統(tǒng)

復(fù)用——多個(gè)樣品平行分析，有助于滿足高吞吐量的要求。

Beckman公司（）開發(fā)了一種芯片技術(shù)，使多達(dá)13個(gè)不同的分析物或表達(dá)的蛋白質(zhì)在細(xì)胞培養(yǎng)，血清或血漿樣品同時(shí)定量。據(jù)系統(tǒng)生物學(xué)中心業(yè)務(wù)戰(zhàn)略業(yè)務(wù)經(jīng)BrendanYee報(bào)告：該A2芯片系統(tǒng)可以在不到5分鐘的時(shí)間內(nèi)從一個(gè)單一的微孔板提供超過一千的結(jié)果，對科學(xué)家們來說可理想用于分析和檢測，二次藥物篩選，臨床研究?！弊畛醯姆椒ㄊ褂靡粋€(gè)通用的連接使用的寡核苷酸作為連接或郵政編碼，允許用戶創(chuàng)建自己的抗體陣列化學(xué)。A2芯片系統(tǒng)板的每個(gè)孔預(yù)先發(fā)現(xiàn)13種不同的寡核苷酸序列作為標(biāo)記或復(fù)分析的具體定位器。他們的互補(bǔ)鏈被列為單獨(dú)的瓶裝試劑在我們的通用連接器套件，研究者用來配對特異性抗體。所以，每一個(gè)寡抗體共軛將只能以特定的順序在孔中與13種獨(dú)立的分析物結(jié)合。從這一點(diǎn)上，它的檢測流程與加入樣品和分析物的特異性抗體檢測的ELISA（酶聯(lián)免疫吸附劑測定）類似。檢測抗體的生物素和鏈霉親和素染料的熒光在我們的A2系統(tǒng)得以增加。”

4（一）改進(jìn)的多路復(fù)用系統(tǒng)雖然大多數(shù)的檢測方法多采用的捕獲和檢測的單克隆抗體，但是其發(fā)展需要?dú)v時(shí)九個(gè)月，花費(fèi)數(shù)萬美元。Somalogic（）采用了不同的策略。該公司采用圖像試配體，單鏈核酸結(jié)合至少一個(gè)的BrdU（代替T核苷酸），當(dāng)暴露在紫外線光下時(shí)（在BrdU和electronrich氨基酸例如酪氨酸之間形成的共價(jià)鍵），可以特異性地將靶蛋白的共價(jià)捕獲。5（一）改進(jìn)的多路復(fù)用系統(tǒng)哲學(xué)博士、主席以及首席問題官LarryGold說他們使用圖像試配體的陣列在各種復(fù)雜的矩陣下同時(shí)測量許多不同的蛋白質(zhì)，包括血清。金博士說該公司專有的圖像適配體對目標(biāo)分析物有很大的親和力?？贵w陣列或質(zhì)譜法的主要優(yōu)點(diǎn)是高質(zhì)量的圖像適配體作為捕獲試劑，表面圖像適配體的穩(wěn)定性以及能力在SomaLogic通過快速的圖像適配體發(fā)現(xiàn)以增加內(nèi)容。圖像適配體陣列可以擴(kuò)展到非常大的數(shù)量的同時(shí)分析，因?yàn)樗麄儽苊饬硕尾东@劑相關(guān)的問題，這是在夾心法檢測分析物的檢測基礎(chǔ)上。最后是對醫(yī)生和患者最有用的，血清蛋白必須在低femtomolar范圍內(nèi)的濃度，超越所有夾心測定，即使是最昂貴的質(zhì)譜法。”

6（二）改進(jìn)的多路復(fù)用系統(tǒng)

公司的主要目標(biāo)是開發(fā)基于藥的的用法說明的血液測試，結(jié)合多種檢測結(jié)果并提供重要的臨床問題的確切答案。根據(jù)金博士所言：“單個(gè)分析物的血液測試，如果陽性，表明患者更可能有一種疾病驗(yàn)前統(tǒng)計(jì)的可能性。這些試驗(yàn)，然而，遠(yuǎn)非完美。例如，在PSA篩查時(shí)發(fā)現(xiàn)大約80%的人得分積極PSA測試，活檢后，沒有前列腺癌。我們的目標(biāo)是降低假陽性率，對于大多數(shù)測試沒有通過疾病的簽名功率損失的敏感性?！盨omaLogic還計(jì)劃與戰(zhàn)略伙伴合作開發(fā)研究中的應(yīng)用。該公司希望在2005完成更大規(guī)模的臨床試驗(yàn)，并開始在2006年年中首先應(yīng)用介紹?！?（二）數(shù)據(jù)管理軟件據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，基于細(xì)胞藥物篩選的技術(shù)預(yù)計(jì)到2005年復(fù)合增長率將增加到25%（見）。許多公司利用細(xì)胞篩選策略在早期因?yàn)樗麄兲峁┑膬?yōu)勢評估反應(yīng)的環(huán)境中，最終產(chǎn)品有其藥理作用，即，活細(xì)胞。但重要的瓶頸出現(xiàn)在定位和挖掘圖像。蜂窩數(shù)據(jù)挖掘8蜂窩數(shù)據(jù)挖掘Cellomics公司（）產(chǎn)品包括自動(dòng)化的高通量篩選（HCS）系統(tǒng)，第五代ArrayScan?HCS閱讀器，以及圖像分析算法（BioApplications）和高含量的信息（HCI?）。根據(jù)博士，高級產(chǎn)品經(jīng)理，信息學(xué)MarkCollins所言，“我們的圖像分析軟件（BioApplications）提供單個(gè)細(xì)胞的蜂窩數(shù)據(jù)，整體的威爾斯，在一個(gè)簡單的亞群水平，交鑰匙方式。一些評估參數(shù)包括尺寸，形狀，數(shù)量和熒光標(biāo)記，熒光的模式。BioApplications從一般用途的應(yīng)用程序如房室分析與特定的應(yīng)用程序，如神經(jīng)軸突生長和核易位的目標(biāo)激活。柯林斯博士報(bào)告說該公司的人機(jī)交互是一個(gè)企業(yè)級的服務(wù)，管理，提供定制的解決方案分析，可視化，和決策的高內(nèi)涵篩選，分析，和細(xì)胞發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)。9蜂窩數(shù)據(jù)挖掘WyethResearch研究人員（MonmouthJunction，NJ）最近使用Cellomics公司的ArrayScan和房室分析算法來監(jiān)測的G-蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）分配從細(xì)胞表面到細(xì)胞內(nèi)的囊泡。該公司建議提供篩選GPCR受體內(nèi)化的影響代理的戰(zhàn)略價(jià)值。AceaBiosciences（）ACEA生物科學(xué)（www.aceabio。COM）最近推出了一種基于細(xì)胞的測定使用公司的微電子技術(shù)的reporterless生物傳感器平臺，實(shí)時(shí)，高通量分析和活細(xì)胞的生物分子。10（三）HTS數(shù)據(jù)管理

通過高通量篩選出的數(shù)據(jù)雪崩已經(jīng)創(chuàng)建了一個(gè)艱巨的挑戰(zhàn)，數(shù)據(jù)管理?？焖俚拿凶R別和準(zhǔn)確的分析是沿著藥物發(fā)現(xiàn)管道產(chǎn)品的本質(zhì)。Accerlrys公司（）提供符合高溫超導(dǎo)系統(tǒng)（HTS），該公司表示，簡化了管理的分析，數(shù)據(jù)采集，分析?！霸搮f(xié)議是高溫超導(dǎo)板和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，集成了所有的篩選過程在一個(gè)單一的包。它簡化了工藝，提高篩選的生產(chǎn)力，”博士，產(chǎn)品經(jīng)理尼爾埃克爾斯解釋道。11（三）HTS數(shù)據(jù)管理

“系統(tǒng)有一個(gè)開放的，可擴(kuò)展的體系結(jié)構(gòu)和內(nèi)置的向?qū)ё詣?dòng)篩選流程。這是客戶的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢，因?yàn)樗购Y選過程得到簡化和執(zhí)行只需點(diǎn)擊幾下鼠標(biāo)。在協(xié)議的HTS數(shù)據(jù)是專為多個(gè)用戶之間共享的，可以存檔到符合企業(yè)系統(tǒng)。符合高溫超導(dǎo)也增強(qiáng)的圖表，圖形，和異常的標(biāo)志特征的決策支持和分析步驟的?！盓ccles博士說：“數(shù)據(jù)可以在幾種方便的方法包括一個(gè)活動(dòng)的規(guī)模來幫助識別的點(diǎn)擊率和異常顯示。內(nèi)置視圖幫助通過自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和突出趨勢，驗(yàn)證數(shù)據(jù)的訪問，或異常值的選擇標(biāo)準(zhǔn)偏差乘數(shù)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它可以很容易地與機(jī)器人系統(tǒng)集成?！?2（三）HTS數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)分析和管理往往需要靈活性和定制。ElsevierMDL（www.）提供的MDL測定Explorer生物數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)支持從篩選到的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集和分析，以及提供實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)管理中心組織。AssayExplorer的一個(gè)關(guān)鍵特征是敏銳的靈活性，”魯伯特博士說，“許多產(chǎn)品是建立在Excel，但它對行允許的數(shù)目顯著的局限性和嚴(yán)格的計(jì)算基礎(chǔ)的布局。一個(gè)科學(xué)家要，或意外，改變布局，它必須被重寫的基本計(jì)算。我們設(shè)計(jì)的AssayExplorer無限行和實(shí)驗(yàn)變量是獨(dú)立的布局。研究人員不需要改變一個(gè)電子表格的一個(gè)新的程序，他們只需拖放。這樣的靈活性是一個(gè)顯著的優(yōu)勢，特別是對動(dòng)物的研究。如果一個(gè)動(dòng)物死在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，例如，研究人員已經(jīng)改變整個(gè)布局。我們的系統(tǒng)可以處理的體內(nèi)分析與靈活性的增加和減少布置體外。”魯伯特博士指出，測定器集成的盒子與幾個(gè)流行的應(yīng)用程序（包括SASJMP，PharsightWinNonlin，Partek），客戶可以定制的可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)模型來適應(yīng)公司的工作流程等。13可視化的單核苷酸多態(tài)性(SNPs)全稱SingleNucleotidePolymorphisms，是指在基因組上單個(gè)核苷酸的變異，包括轉(zhuǎn)換、顛換、缺失和插入，形成的遺傳標(biāo)記，其數(shù)量很多，多態(tài)性豐富。從理論上來看每一個(gè)SNP位點(diǎn)都可以有4種不同的變異形式,但實(shí)際上發(fā)生的只有兩種,即轉(zhuǎn)換和顛換,二者之比為2：1[1]

。SNP在CG序列上出現(xiàn)最為頻繁,而且多是C轉(zhuǎn)換為T,原因是CG中的C常為甲基化的,自發(fā)地脫氨后即成為胸腺嘧啶。一般而言,SNP是指變異頻率大于1%的單核苷酸變異。在人類基因組中大概每1000個(gè)堿基就有一個(gè)SNP,人類基因組上的SNP總量大概是3×10E6個(gè)。因此,SNP成為第三代遺傳標(biāo)志,人體許多表型差異、對藥物或疾病的易感性等等都可能與SNP有關(guān)。14可視化的單核苷酸多態(tài)性(SNPs)SNP擁有巨大潛力的影響每一個(gè)階段的藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)過程，包括目標(biāo)識別，在未來，藥物治療的病人分層。人類基因組中有大約>900，0000的數(shù)量的基因能證明單核苷酸多態(tài)性與疾病的關(guān)聯(lián)并且其數(shù)目正在持續(xù)增長。15可視頸化的剩單核擴(kuò)苷酸倆多態(tài)除性(SN簽Ps)應(yīng)用牛生物穿系統(tǒng)近公司倚（Ap傘pl搞ie蹤蝶dBi哄os沈ys宿te雁ms）（ww道w.Ap匯pl粗ie拋db右io茶sy偽st遍em膛s.蔽co團(tuán)m）提泛供的SN濁Pb酬ro王ws走er證?v呀2.情0軟件蝴，幫腦助研掛究人陶員通以過選鎮(zhèn)擇合比適的SN走P基因撓分型鑼的檢趣測評漂估的饞人類SN椅P標(biāo)記小或進(jìn)箭行遺矮傳病懂協(xié)會(huì)緒設(shè)計(jì)產(chǎn)的研迎究提霉供了湊一個(gè)異可視擊化框子架。“免炭費(fèi)軟跨件（ww夕w.漠a(chǎn)p權(quán)pl凳ie廊db召io腸sy呼st政em別s.奔co織m）包好括一滿個(gè)集譽(yù)成的嫌可視章化物語理地晚圖，光假定熱的單漫倍型慌塊信海息的予標(biāo)簽SN割P的方漿法通群過摻烘入，削和連齡鎖不嗎平衡魚圖。梯連鎖映不平供衡是央指在愈特定典的等蜻位基強(qiáng)因的滔變異象位點(diǎn)裂附近占發(fā)生牙在相包同的孤單倍樓型的御不僅奧僅碰匯巧。數(shù)據(jù)狗公司植的全哨面收浙集來劍自超憐過16叉00脅00個(gè)SN頂P基因詞分型刃檢測轉(zhuǎn)一組茂參考18鍋0人類斧個(gè)體紅的基歐因組DN害A分析杰生成延，一蛇個(gè)獨(dú)布特的始超過40今00凍00令00種基潑因型欺數(shù)據(jù)飯集，核其中20畢00愚00濃00個(gè)基躬因型翁在sn守pb晴ro橡ws乖er軟件抽提供活。到目柳前為導(dǎo)止，足研究坡人員灑缺乏恰設(shè)計(jì)長出具撤有相樣當(dāng)高態(tài)的統(tǒng)弊計(jì)動(dòng)爺力，揮讓合向適的SN掙P(guān)s的選叛擇和習(xí)樣本減以正宅確的播數(shù)量挑達(dá)到亭顯著絡(luò)的關(guān)繼聯(lián)研泰究的頌適當(dāng)?shù)⑹侄尾?，博蘇士，雞產(chǎn)品嶼線經(jīng)比理Ti舞mHa擠ge企ns說。16可視談化的捏單核心苷酸尖多態(tài)巨性(SN沖Ps)“SN糕Pb本ro燭ws缸er軟件妨是一期個(gè)工憐具，小允許劉知識仰關(guān)聯(lián)軋和精麻細(xì)定網(wǎng)位研革究，底通過頌選擇波最翔幫實(shí)的關(guān)單核曉苷酸河多態(tài)淘性的垮一組標(biāo)基因夢或基擺因組燈區(qū)域盟的設(shè)見計(jì)，沃幫助花研究鐘人員朽獲得籮有意抹義的扭和強(qiáng)球大的羨研究疑結(jié)果蠟?！贝送庥{(diào)惱查人需員識網(wǎng)別單報(bào)核苷宜酸多館態(tài)性嘗的利咱益，SN爐Pb皮ro慮ws論er軟件教提供石訂貨嫁準(zhǔn)備彈使用Ta傳qM肅anSN升P基因賣分型磨檢測馬的應(yīng)裁用生下物系棄統(tǒng)的測在線莫商店擁界面夢。哈金測斯博值士指跨出，膝“我艦們提她供幾璃乎20策00自00緒0的檢鑄測包皮括16宵00環(huán)00的驗(yàn)箭證實(shí)斃驗(yàn)相剛關(guān)的20飯00更00砌00個(gè)基充因型協(xié)，30歉00腿0個(gè)編衣碼SN緩P檢測鴿，和眨高密寶度的18器00斧00弦0預(yù)分蛛析，竟全基再因組標(biāo)記覆蓋語。我們淘還提講供定炒制的泛檢測倒服務(wù)呈，讓驢研究懇人員桑私下愈提交予自己增的目功標(biāo)DN積A序列礎(chǔ)的基飼因組擱和我賣們提朋供的瘡自定哪義設(shè)灰計(jì)，竿準(zhǔn)備甲使用樂的SN挪P基因名分型昆檢測耗，具息有最遼佳的女引物芳和探漫針。文”17TH想AN阻KS四!18EL予IS忙EEn盾zy量me速L貨in準(zhǔn)ke淺dIm衫m(xù)u哈no桿so駐rb拔en聚tAs擊sa萌y——酶聯(lián)隸免疫后吸附拌試驗(yàn)指將峰可溶沫性的捏抗原箭或抗侄體結(jié)編合到劍聚苯錦乙烯床等固餃相載總體上讀，利和用抗攜原抗墾體結(jié)傳合專托一性姿進(jìn)行顧免疫戚反應(yīng)礦的定墓性和跟定量短檢測荒方法橋。19EL送IS陸E19抄71年En我gv立al眠l和Pe拖rl忍ma插nn發(fā)表肝了酶街聯(lián)免型疫吸違附劑薦測定以（en蕩zy姿me潛l盆in允ke拒dim躬mu部no歌so螞rb盒en佛tas和sa樣y，EL霧IS忍A）用半于Ig中G定量敘測定怪的文日章，瞞使得19禍66年開固始用貴于抗仰原定刑位的幸酶標(biāo)凍抗體氏技術(shù)代發(fā)展刺成液攔體標(biāo)厭本中太微量竄物質(zhì)沾的測影定方要法。這一鳳方法霧的基店本原尺理是但：①擴(kuò)使抗原或抗體結(jié)合扶到某鉗種固擊相載體表面北，并蜜保持聰其免下疫活籃性。揀②使釋抗原毅或抗低體與嫌某種芬酶連魔接成凝酶標(biāo)刊抗原輸或抗岸體，北這種由酶標(biāo)菠抗原忽或抗豈體既指保留仗其免信疫活艘性，半又保耽留酶的活欺性。掌在測勝定時(shí)拐，把島受檢稠標(biāo)本匯（測判定其悟中的喝抗體鉗或抗火原）堆和酶于標(biāo)抗蜘原或衛(wèi)抗體灑按不每同的久步驟捎與固德相載體表面脊的抗情原或說抗體榴起反功應(yīng)。京用洗翻滌的矛方法宿使固補(bǔ)相載爛體上訊形成燒的抗削原抗畝體復(fù)春合物掘與其早他物換質(zhì)分序開，遠(yuǎn)最后夠結(jié)合緊在固耐相載圍體上魯?shù)拿副剂颗c兇標(biāo)本撫中受床檢物燦質(zhì)的館量成麥一定誼的比俗例。犬加入雪酶反夜應(yīng)的梨底物倉后，何底物裹被酶催破化變?yōu)閺d有色勾產(chǎn)物誰，產(chǎn)名物的啊量與迎標(biāo)本苦中受宿檢物葡質(zhì)的齡量直櫻接相榜關(guān)，仇故可蠢根據(jù)顏色崖反應(yīng)的深甜淺刊懷物定蔑性或盯定量橫分析乖。由閃于酶劑的催愁化效羞率很區(qū)高，廚故可黑極大燥地放沾大反答應(yīng)效掘果，絡(luò)從而賓使測謝定方黃法達(dá)聰?shù)胶苌岣叩陌该舾芯侄取?0EL扇IS逮E由于EL秧IS勉A具有籌快速舉、敏自感、刊簡便茄、易掌于標(biāo)移準(zhǔn)化窗等優(yōu)彎點(diǎn)，嘉使其韻得到灶迅速畢的發(fā)頭展和漢廣泛納應(yīng)用兵。盡驗(yàn)管早屈期的EL炎IS陰A由于特異舞性不夠組高而獄妨礙且了其椒在實(shí)喘際中至應(yīng)用衛(wèi)的步課伐，玻但隨盛著方邀法的壓不斷否改進(jìn)籮、材仁料的委不斷諒更新平，尤尸其是鞋采用皺基因寺工程航方法皮制備撥包被華抗原禍，采制用針溜對某火一抗油原表付位的單克旺隆抗挺體進(jìn)行籍阻斷EL行IS予A試驗(yàn)匠，都險(xiǎn)大大衛(wèi)提高穿了EL澆IS贊A的特旬異性充，加絮之電樸腦化就程度設(shè)極高路的EL亭IS回A檢測扁儀的咳使用瓣，使EL塞IS賴A更為奴簡便殃實(shí)用餅和標(biāo)導(dǎo)準(zhǔn)化梅，從概而使隱其成蒼為最削廣泛填應(yīng)用減的檢尾測方絡(luò)法之冠一。如今EL串IS茅A方法抄已被部廣泛近應(yīng)用傳于多燭種細(xì)鴨菌和演病毒銅等疾抵病的調(diào)診斷立。在推動(dòng)物中檢疫抄方面剝，EL番IS像A在豬傳綱染性嘩胃腸忽炎、牛副罵結(jié)核匙病、牛傳莊染性獸鼻氣捧管炎、豬偽扁狂犬遇病、藍(lán)舌癢病等的兼診斷身中已索為廣榜泛采縮慧用的含標(biāo)準(zhǔn)